Суть явления гетерозиса, причины и условия появления эффекта

Явление гетерозиса наблюдали люди с древних времен и использовали для получения лучших сортов растений и пород животных. Они замечали, что от скрещивания разных линий растений получалось более устойчивое и жизнеспособное потомство. С течением времени явление стало широко применяться во многих сферах человеческой деятельности.

Гетерозис – это особое свойство организмов, которое характеризуется повышением выносливости, силы, производительности у потомков первого поколения в сравнении с родителями. Каждое следующее поколение становится слабее, теряя полезные качества вплоть до полного исчезновения.

Поскольку при последующем скрещивании гибридов первого поколения эффект гетерозиса уменьшается, применяют следующие методы для его сохранения:

• В растениеводстве – создание полиплоидных организмов;
• в животноводстве – искусственный партеногенез (развитие неоплодотворенного яйца под действием внешних факторов), скрещивание гибридов с родительскими формами.

Причины гетерозиса

Выделяют две причины явления:

• Подавление вредоносных рецессивных аллелей у гетерозиготных организмов;
• объединение в генетическом коде потомков лучших доминантных качеств родителей

Проявляется в двух направлениях:

Эугетерозис – истинный гетерозис, улучшение жизнеспособности организмов, дает возможность выживать в быстроизменяющихся условиях.

Искусственный гетерозис – созданный человеком, проявляется в ускорении роста, высокой плодовитости, не имеет ценности для организмов в плане выживания и адаптации.

Гетерозис, или гибридная vigor, представляет собой явление, при котором потомство, полученное от скрещивания различных генетически различных особей, демонстрирует улучшенные характеристики по сравнению с родительскими формами. Врачи и генетики отмечают, что основными причинами гетерозиса являются генетическая разнообразие и взаимодействие различных аллелей, что приводит к усилению жизнеспособности и адаптивности организмов.

Условия, способствующие проявлению этого эффекта, включают наличие генетической разнородности в популяции, а также оптимальные экологические условия, которые позволяют гибридам проявлять свои преимущества. Например, в сельском хозяйстве гетерозис активно используется для повышения урожайности и устойчивости к болезням. Врачи подчеркивают, что понимание этого явления может иметь важные последствия не только в агрономии, но и в медицине, где оно может помочь в разработке новых методов лечения и улучшении здоровья населения.

Биология. Явление гетерозиса и его генетические основы. Аутбридинг и инбридинг.

Как возникает явление гетерозиса

Существует несколько гипотез, которые пытаются объяснить суть гетерозиса растений и животных. Первым предложил свою теорию Ч.Дарвин.

Он изучил исследования английских селекционеров, которые занимались выведением новых пород животных для сельского хозяйства. Дарвин заметил, что близкородственное скрещивание, которое использовалось для сохранения полезных качеств, приводило к противоположному эффекту. Точно как самоопыление растений. При этом скрещивание отдаленных видов повышало жизнеспособность потомков.

Дарвин описал в книге свои предположения, что улучшение и ухудшение качеств потомков происходит по одной причине – это связано со степенью выраженности различия и сходства половых элементов, которые объединяются во время оплодотворения.

Таким образом, существенные различия между родительскими формами, приведут к более сильному проявлению гетерозиса, а у потомков близкородственных организмов явление ослабевает.

Джонсом была выдвинута также гипотеза доминирования. Она гласит, что доминантные гены благоприятно воздействуют на явление – так как положительная сторона гетерозиса проявляется именно в сочетании полезных доминантных качеств родителей.

Во время скрещивания идет объединение в одном организме доминантных признаков находящихся в разных локусах, которые при этом подавляют неблагоприятное действие рецессивных аллелей.

Гипотеза доминирования нашла много сторонников, но и она не способна объяснить все спорные моменты, возникающие в процессе гетерозиса. Если придерживаться данной гипотезы, то можно предположить, что при скрещивании особей с несколькими парами отличительных признаков, полученные в потомстве гетерозиготы Aa будут близки по продуктивности к гомозиго­те AA. Но в реальности все происходит иначе и гетерозиготный организм превосходит по качеству признака обоих родителей, как рецессивную (aa), так и доминантную (AA) гомозиготу. Поэтому эффект гетерозиса проявляется только в первом поколении. В последующих поколениях эффект угасает.

Это явление названо сверхдоминированием.

Сверхдоминирование объясняется наличием разнокачественных признаков одной и той же пары аллелей у гибридов первого поколения в результате использования отличающихся исходных форм.

Формирование зародыша из разнородных гамет родителей, вызывает некую стимуляцию, что ускоряет рост и развитие гибридных особей.

Гетерозис у животных

Практическое использование явления в животноводстве основано на улучшении качества производимой продукции. Положительные моменты проявляются в жизнестойкости животных, в повышенной плодовитости, ускорении роста, уменьшении затрат на корм и т.д.

Эффект гетерозиса применяется в разнообразных отраслях: скотоводстве, овцеводстве, птицеводстве. Для получения гетерозисных гибридов используют следующие методы:

• Межвидовое скрещивание: результатом такого метода стало получение мулов – выносливых и высокопроизводительных животных. При спаривании двугорбого верблюда с одногорбым рождаются нары, имеющие большую массу, силу и плодовитость.
• межпородное скрещивание: применяется в животноводстве чаще всего, гибриды первого поколения всегда превосходят исходные формы по массе, молоко имеет высокую жирность, а потомки более жизнеспособны.

Гетерозис, или гибридная сила, представляет собой явление, при котором потомство от скрещивания различных сортов или видов проявляет повышенные характеристики по сравнению с родительскими формами. Люди часто обсуждают, как этот эффект может проявляться в сельском хозяйстве, где гибридные растения и животные демонстрируют лучшую урожайность, устойчивость к болезням и адаптивные способности. Причины гетерозиса связаны с генетической разнообразием, которое возникает при смешивании различных генов, что приводит к усилению положительных признаков. Условия, способствующие проявлению этого эффекта, включают наличие генетически различных родительских форм и оптимальные условия для роста и развития. Однако важно помнить, что не всегда гетерозис гарантирует успех, и его проявление может варьироваться в зависимости от конкретных условий и видов.

43. Почему гетерозис затухает в поколениях?

Условия получения эффекта в животноводстве

При межпородном скрещивании необходимо внимательно подбирать породы. Родительские формы должны обладать высокой продуктивностью и пройти ряд селекционных отборов.

Выращивать полученных гибридов нужно с учетом особенностей жизнедеятельности обеих исходных пород, чтобы получить здоровое потомство.

Гетерозис у растений

В начале прошлого века Г.Шулл впервые описал явление гетерозиса у растений на примере кукурузы. Использовались для скрещивания две генетически разнородные линии, в результате получили высокопродуктивный сорт с увеличением урожайности на 30%. Чаще всего явление в растениеводстве используют при выращивании кукурузы, сахарной свеклы, подсолнечника, овощей, трав.

А. Густафсон выделил 3 формы гетерозиса у растений:

1. Репродуктивный – связан с увеличением продуктивности новых сортов и ростом урожайности.
2. Соматический – проявляется в увеличении размеров гибридов первого поколения.
3. Приспособительный – выработка у растений устойчивости к неблагоприятным факторам, к засухе или повышенной влажности, заморозкам и вредителям.

Генетические анализы: норма (дикий тип), гомозигота и гетерозигота, что это значит. И.И. Гузов

Вопрос-ответ

Что такое гетерозис и как он проявляется в растениях и животных?

Гетерозис, или гибридная сила, — это явление, при котором потомство (гибриды) проявляет лучшие характеристики по сравнению с родительскими формами. В растениях это может проявляться в увеличении урожайности, устойчивости к болезням и улучшении качества плодов. В животных гетерозис может выражаться в повышенной живучести, росте и репродуктивной способности.

Какие факторы влияют на проявление гетерозиса?

На проявление гетерозиса влияют генетическая разнородность родителей, условия окружающей среды, а также методы селекции. Чем больше различий между родительскими формами, тем выше вероятность проявления гетерозиса. Условия среды, такие как доступность питательных веществ и климатические факторы, также могут усиливать или ослаблять этот эффект.

Каковы основные условия для достижения эффекта гетерозиса?

Для достижения эффекта гетерозиса необходимо наличие генетической разнородности между родительскими формами, а также оптимальные условия для роста и развития гибридов. Это включает в себя правильный выбор родительских форм, соблюдение агротехнических норм и обеспечение растений или животных необходимыми ресурсами для их роста и развития.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите генетические основы гетерозиса, чтобы лучше понять, как комбинирование различных генов может привести к улучшению характеристик потомства. Это поможет вам осознанно подходить к выбору родительских форм в селекции.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на условия выращивания и ухода за растениями или животными, которые могут влиять на проявление гетерозиса. Оптимизация среды обитания может значительно усилить положительные эффекты этого явления.

СОВЕТ №3

Проводите эксперименты с различными комбинациями родительских форм, чтобы выявить наиболее удачные сочетания, которые дают максимальный эффект гетерозиса. Это поможет вам не только в научных исследованиях, но и в практическом применении в агрономии или животноводстве.

СОВЕТ №4

Следите за последними исследованиями и публикациями в области генетики и селекции, так как новые открытия могут изменить ваше понимание гетерозиса и его применения. Участие в научных конференциях и семинарах также может быть полезным для обмена опытом и знаниями.